CC BY
3
2.Налогообложение организаций: учеб. пособие / Н. А. Филиппова, Н. Н. Семенова, Г. В. Морозова; под ред. д-ра экон. наук, проф. Н. А. Филипповой. - Саранск, 2007.- 188с.
З.Официальный сайт Федеральной налоговой службы РФ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.nalog.ru/rn13/apply_fts/
УДК 621.396.61, 621.396.62
Пяточкин М.Д. студент магистратуры Московский физико-технический университет
Россия, г. Долгопрудный ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В СВЧ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИХ МОДУЛЯХ В статье рассматривается компьютерное моделирование тепловых процессов в приемо-передающих модулях (ППМ) в микроэлектронном исполнении. Также приведены результаты исследования влияния конфигурации и материала сквозных металлизированных отверстий в подложке на теплопроводность. В работе при заданной выделяемой мощности с поверхности образца получается распределение температур, установившихся при штатной работе устройства. Исследовано три конструктивных варианта исполнения ППМ, произведено сравнение полной модели ППМ на кремнии и керамике, также проанализированы полученные результаты и сделаны выводы.
Ключевые слова: тепловые процессы, СВЧ, приемо-передающий модуль, интерпозер, низкотемпературная керамика.
Pyatochkin M.D. student of magistracy Moscow Institute of Physics and Technology
Russia, Dolgoprudny INVESTIGATION OF HEAT DISTRIBUTION IN UHF TRANSCEIVER MODULE The article deals with computer modeling of thermal processes in the transceiver modules (TM) in microelectronic execution. Also, the results of studies of the effect of the material and configuration through-plated holes in the substrate on the thermal conductivity. In the work at a given power released from the sample surface is obtained temperature distribution established during normal operation. Investigated three design variants TM performance, a comparison is made of the full model of TM on silicon and ceramics, also analyzed the results and conclusions.
Keywords: thermal processes, microwave, transceiver modules, interposer, low-temperature ceramics.
Одной из главных тенденций, утвердившихся в последние десятилетия в развитии радиолокационных систем (РЛС) различного назначения,
является их реализация на основе активных фазированных антенных решеток (АФАР). Это связанно с тем, что она обеспечивает более высокую надежность по сравнению с обычными радиолокационными станциями; многофункциональность, т.е. одновременно обеспечивает радиолокацию во всех режимах (поиска, сопровождения, опознание цели, получения изображения земной поверхности, навигационные режимы) и связь.
Основным элементом АФАР для таких систем служит приемопередающий модуль (ППМ). Количество приемопередающих модулей в АФАР может составлять от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч, в зависимости от назначения РЛС. Строятся они на основе полупроводниковой элементной базы. В зависимости от назначения ППСМ могут иметь мощность до 10-25 Вт, причем геометрически они ограничены шагом антенной решетки равным половине длины волны излучения (при частоте 10 ГГц - 15 мм).
Так как КПД полупроводниковой элементной базы СВЧ диапазона, как правило, не превышает 40%, то если в излучение уходит 20 Вт, 30 Вт уходит в тепло. Более того эти 30 Вт почти полностью выделяются на усилители мощности (УМ) в связи с чем задача отвода тепла является очень актуальной. Также прослеживается тенденция уменьшения ППМ и увеличения мощности, отсюда проблема теплоотвода становится все более острой.
В настоящее время основным конструктивным решением ППМ является размещение кристаллов на коммутационной пластине из низкотемпературной керамики (ЬТСС). Типовая конструкция ППСМ на ЬТСС показана на рисунке 1 [1].
Рис.1. Схематичная конструкция ППСМ на LTCC основании.
Для улучшения теплопроводности в таких основаниях используют тепловые стоки. На рисунке 2 показана конструкция и размеры этих стоков одного из ведущих разработчиков модулей Thaïes Microsonics [2], но даже их наличие с топологическими ограничениями не дают должной теплопроводности.
Рис. 2. Размеры тепловых стоков в LTCC основании фирмы Thaïes
Microsonics.
Кроме того ЬТСС технология имеет топологические ограничения по расположению коммутационных элементов (ширина дорожек 100 мкм, расстояние между ними 100 мкм), что не позволяет эффективно снизить геометрические размеры модулей, что особенно актуально при повышении рабочих частот.
Технология этого материала достигла предельных топологических ограничений, что препятствует улучшению массогабаритных характеристик и теплопроводности ППСМ, необходимых для ряда применений.
В последнее время появились работы, которые показывают возможность формирования коммутационной платы на основе кремния, технология которого, с точки зрения коммутационной платы СВЧ модуля практически снимает топологические ограничения и существенно улучшает теплоотводящие свойства платы. Использование кремния в качестве коммутационной платы дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными материалами, во-первых, теплопроводность кремния примерно в 50 раз больше ЬТСС и практически сравнима с теплопроводностью, например, псевдосплавов, применяемых для согласования термического расширения кристаллов СВЧ МИС и меди. Во-вторых, топологические нормы кремниевой технологии намного превосходят возможности технологии многослойных плат на LTCC. В-третьих, применение тонкопленочных конденсаторов, интегрированных в коммутационную плату вместо традиционно используемых чип-конденсаторов, многократно снижает объем индивидуальных сборочных операций и повышает надежность СВЧ узла [3].
В связи с тем, что мощные ППСМ являются устройствами с большим тепловыделением, оценка теплового режима работы является актуальной задачей разработки. В настоящей работе для решения этой задачи использовалось компьютерное моделирование.
Схематический разрез ППСМ с кремниевым основанием показан на рисунке 3.
Ф ф _ /£>
Кристалл Кристалл
/ ,-/ /\|Я \ вйА», йаЫ
Нтт А
Кремниевый Т5У-инторпоэер \ /С\
: 13) (и) ю
Рис. 3. Схематичная конструкция ППСМ на кремниевой коммутационной плате, где: 1- контактная площадка (Аи); 2 - межсоединения 2-го уровня (Аи);
3 - СВЧ МПЛ (Аи); 4 - диэлектрик (ВСВ); 5 - тепло-, токопроводящий адгезив; 6 - металлический зародышевый слой; 7,8 - изолирующий диэлектрик ^Ю2); 9 - металлизация обратной стороны (Аи); 10 -металлизированные TSV-отверстия; 11 - межсоединения 1-ого уровня (Си);
12 - диэлектрик конденсаторов ^^N4); 13 - конденсатор.
В связи с тем, что кремний не пригоден для создания на его поверхности СВЧ проводников, в качестве диэлектрика СВЧ межсоединений предполагается использовать одно из производных полимера бензоциклобутена (BCB) [4]. Металлизированные отверстия в кремнии выполняют функции множественного СВЧ заземления и отвода тепла. Толщина кремниевого основания составляет 100 мкм.
В настоящей работе с целью определения степени улучшения теплоотвода проведено сравнительное моделирование различных конструктивных решений.
Моделирование проводилось в программе Comsol Multiphysics. Для оценки вклада металлизированных отверстий в процесс теплоотвода было использовано 3 модели.
В первой модели рассматривается медная металлизация в кремнии с диаметром отверстий 40 мкм и расстоянием между ними 200 мкм. Во втором варианте отверстия в кремнии имеют форму усеченного конуса, с радиусами 30 и 50 мкм и золотой металлизацией, золото занимает 2 мкм от стенок отверстий (рис. 4). В третьей модели металлизированные отверстия в кремнии отсутствуют.
О © © © © © £ ? Ф
/ / \ /
i ' / * 1 /
Модель 1 Модель 2 Модель 3
Рис. 4. Модели образцов созданные в САПРе Solid Works, где: 1- кристалл (GaAs); 2- тепло-, токопроводящий адгезив; 3- медные отверстия; 4- отверстия с золотой метализацией; 5- межсоединения (Au); 6-кремниевый интерпозер; 7- металлизация обратной стороны (Au); 8- медное
основание.
Начальные и граничные условия моделирования: начальная температура модели 23°C; задан конвекционный теплоотвод с поверхности кристалла, где выделяется тепло; медного основания задана как бесконечный теплоотвод; все три модели рассматривались при выделяемой мощности 25 Вт, результаты моделирования приведены на рисунке 5 и в таблице 1.
Рис. 5. Тепловое распределение в модели №2.
Таблица 1. Результаты моделирования.
Модель № t °C '-макс, C t °C '-ср. по пов-ти, C
1 60,4 54,2
2 63,1 57,3
3 61,3 55,6
Также был промоделирован отдельный кристалл на основании LTCC с различной теплопроводностью, результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты моделирования.
Материал(теплопроводность) W ЯО«9-^ w LTCC(20—-) w LTCC(8—- ) w LTCC(3—-)
t °C '-макс, C 60,4 90,2 131 216
Из приведенных результатов следует, что конфигурация, как и само наличие металлизированных отверстий в кремнии оказывают незначительное влияние на процесс теплоотвода. Основной вклад в процесс
теплоотвода вносит кремний, что показывает его высокую перспективность как материала для основания ППСМ СВЧ диапазона.
Также была рассмотрена полная модель ППСМ на кремниевом и LTCC основаниях, на рисунке 6 представлено тепловое распределение в этом модуле на кремниевом основании и на керамическом, из рисунка видно, что кремний обеспечивает не только прямой теплоотвод (перпендикулярный тепловыделяющим элементам), но и заметный латеральный теплоотвод, в отличии от керамики. результаты моделирования приведены в таблице 3. На
всех элементах ППСМ выделяется мощность меньше 1,5 Вт, кроме усилителя мощности (УМ), на нем выделяется 25Вт.
Si LTCC
Рис. 6. ППСМ, где: 1 - УМ; 2 - МШУ; 3 - Core Chip; 4,5 - сдвиговые
регистры.
Таблица 3. Результаты моделирования.
Материал(теплопроводность) W Si(i69m„) w LTCC(20—) w LTCC(8—) w LTCC(3—)
t °C '-макс, C 58,3 84,3 124 206
Из моделирования видно, что УМ нагревается сильнее всех, и «подогревает» остальные элементы на 4-10 в зависимости от их расположения, из-за того что кремний не успевает отвести все тепло, но большую часть тепла он все таки отводит и кристалл греется не более 60 эта температура нормальная по всем критериям для его работы. Сравнивая Si и LTCC как основания ППСМ, можно сделать вывод, что кремний намного лучше, с точки зрения теплопроводности, т.к. модуль нагревается на 26^ меньше на кремниевом основании и тем самым показывает его перспективность как материала для основания ППСМ СВЧ диапазона. Кремний обеспечивает не только прямой теплоотвод (перпендикулярный тепловыделяющим элементам), но и заметный латеральный теплоотвод. В случае кремния значительный вклад в процесс теплоотвода вносит сам материал, а отверстия выполняют увеличение в пределах 10%, а LTCC улучшает свои свойства только за счет тепловых стоков. Также кремний снимает топологические ограничения, которые не позволяют эффективно
снизить геометрические размеры модулей, что особенно актуально при повышении рабочих частот.
Использованные источники:
1.DataSheet Micro systems engineering an MST company, «LTCC Substrates», 2014.
2. www.lsi.usp.br/~gongora/TEC_ENC/TEC-ENC_12.pdf.
3.Красников Г.Я., Волосов А.В., Котляров Е.Ю., Панасенко П.В., Тишин А.С. «Микроминиатюризация приемопередающих субмодулей см-диапазона» // Международный форум микроэлектроника 2016, г. Алушта.
4. Costanzo S., Borgia A., et al. «Millimeter-Waves Structures on Benzocyclobutene Dielectric Substrate» // RADIOENGINEERING, VOL. 20, NO. 4, DECEMBER 2011, p.785-789.
УДК 81'37:82.1
Рассейкина О. А. студент магистратуры 2 курс, факультет «Иностранных языков»
МГУ им. Н. П. Огарева Россия, г. Саранск Савина Е. В., кандидат филологических наук, доцент доцент кафедры «Теории речи и перевода»
МГУ им. Н. П. Огарева Россия, г. Саранск Научный руководитель: Савина Е. В., кандидат филологических наук
доцент
К ВОПРОСУ О КЛАССИФИКАЦИИ МЕТАФОР (НА МАТЕРИАЛЕ ПОЭЗИИ А. С. ПУШКИНА) Аннотация: Проблема классификаций метафор, впервые предпринятая еще в античные времена, остается актуальной и в современной лингвистике. Цель данной статьи - попытка предложить собственную градацию метафор. Материалом для исследования послужила поэзия великого русского писателя А. С. Пушкина.
Ключевые слова: Метафора, классификации метафор, поэзия, чувства, эмоции.
